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広帯域シミュレーションによる強震動・津波予測

課題番号:1424

(1)実施機関名:

東京大学地震研究所 

(2)研究課題:

広帯域シミュレーションによる強震動・津波予測

(3)最も関連の深い建議の項目:

2. 地震・火山現象解明のための観測研究の推進
(3)地震発生先行・破壊過程と火山噴火過程
(3‐2)地震破壊過程と強震動
 イ.強震動・津波の生成過程

(4)その他関連する建議の項目:

(5)平成20年度までの関連する研究成果の概要:

 強震動シミュレーションコードの改良により、地震被害に強く結びつく長周期地震動~やや短周期地震波を含むより現実的な強震動シミュレーションが可能になり、その結果、地下構造モデルの改良と相まって、特に堆積平野における強震動の特徴をよく再現することができるようになった。2004年(平成16年)新潟県中越地震(マグニチュード6.8)などの近地大地震の強震記録が多数得られたことにより、強震動シミュレーションと観測データとの比較から地下構造モデルの改良が進んだ。これにより、将来発生が予想される大地震の強震動シミュレーションの実用化に向けて大きく前進した。これと平行して、強震動シミュレーションの高度化や震源モデルの高度化を踏まえた強震動予測手法が、2003年十勝沖地震や2005年(平成17年)宮城県沖の地震(マグニチュード7.2)など近年の大地震や様々な想定地震に適用され、観測データとの比較からモデルの有効性が検証された。その結果、マグニチュード8クラスの海溝型地震からマグニチュード6クラスの内陸地震まで、幅広い規模の地震に用いることができる強震動予測手法の開発が視野に入ってきた。

(6)本課題の5ヶ年の到達目標:

大地震による強震動と津波の生成過程を理解し、地震現象の解明を目指すことを目的として、不均質な地下構造と震源断層運動を高い分解能でモデル化した、長周期~短周期地震動を含む、広帯域地震動および津波の発生伝播を、地球シミュレータ等のスーパーコンピュータを用いて高速かつ高精度に評価するための計算手法を確立する。強震動と津波のシミュレーション結果を用いて過去と未来の大地震の強震動と津波の発生過程の解明と予測、そしてこれを用いた地震・津波観測データの逆解析による震源と波源域の高精度推定を目指す。これまで地球シミュレータ向けに開発した地震動・津波シミュレーションコードを新型地球シミュレータ(2009年4月~)へ移植し、コードの最適化を図ることにより、従来の10倍以上の性能を高めることにより、従来の2~3倍以上の分解能(計算量は16~27倍)で上記計算を実行する。また、高分解能シミュレーションに必要となるスケールが1km以下の短波長不均質構造と、断層運動の不均質性(滑り分布、破壊伝播速度の揺らぎなど)を組み込んだ、広帯域シミュレーションの実用化を目指す。

(7)本課題の5ヵ年計画の概要:

1.短周期地震動の生成に寄与する断層面上のミクロ構造と断層破壊運動の不均質性の寄与を大地震の震源解析および数値シミュレーションから評価する。断層不均質構造の不確定性に伴う、強震動評価のバラツキを考慮した、実用的な強震動予測手法を確立する。このために、高密度強震観測網(K‐NET、KiK‐net)および高感度観測網(Hi‐net)観測データを用いて、地殻および最上部マントルの短波長不均質構造の分布特性と地域性を定量化する。S波の見かけ放射パターンの崩れの周波数依存性、P波コーダの3成分(Vertical, Radial, Transverse)のエネルギー分布、地震波伝播に伴うP波およびS波コーダエンベロープの拡大様式に着目し、地殻・マントルの短波長不均質構造の分布スケールとアスペクト比、そして強度(物性揺らぎの標準偏差)を定量的に評価する。

1.短周期地震波動伝播に寄与する、地殻および上部マントルの物性の不均質ゆらぎの規模とその地域性を高密度地震観測データ解析と地震波伝播のコンピュータシミュレーションに基づく理解の深化を目指す。観測データ解析から求められた短波長不均質構造を計算モデルに組み込み、地球シミュレータ等のスーパーコンピュータによる大規模数値シミュレーションをもとに、内陸地震(2008年岩手・宮城内陸地震など)およびスラブ内地震(2008年岩手沿岸北部の地震など)における短周期地震波伝播と、距離減衰異常(異常震域)の再現を行う。短周期地震動の生成に寄与する断層面上のミクロ構造と断層破壊運動の不均質性の寄与を大地震の震源解析および数値シミュレーションから評価し、断層不均質構造の不確定性に基づく強震動評価のバラツキを考慮した、実用的な強震動予測手法を確立する。

2.地球シミュレータ向けにこれまで開発した「地震波伝播シミュレーションコード」と、「津波発生伝播シミュレーションコード」を、新型地球シミュレータに移植し、計算コードの最適化をはかることにより現在の2~3倍以上の分解能を持つ高分解能地震―津波連成シミュレーション(計算量は現行の16~27倍)を実用化する。さらに、次世代スパコン(京速計算機)の利用を視野に入れた、数万~十数万CPU規模の大規模並列地震波動伝播と津波発生伝播計算コードの開発を進める。地震動シミュレーションと津波シミュレーションを連結した、「地震―津波連成計算」による地震と津波の同時評価の実現を目指す。

(8)実施機関の参加者氏名または機関名:

古村孝志、纐纈一起、三宅弘恵
他機関との共同研究の有無:
・強震観測については地方自治体等との共同研究
・強震動シミュレーションは、海洋研究開発機構地球シミュレータセンター、および東大情報基盤センターとの共同プロジェクトによる

(9)公開時にホームページに掲載する問い合わせ先

部署等名:地震予知研究推進センター
電話:03‐5841‐5712
e‐mail:yotik@eri.u‐tokyo.ac.jp
URL:http://www.eri.u‐tokyo.ac.jp/index‐j.html

お問合せ先

研究開発局地震・防災研究課

(研究開発局地震・防災研究課)

-- 登録:平成22年02月 --